Способ абсолютной калибровки гидрофонов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сева Саеетскма1 4 щюинФФВчмйнмРеевубев 909800(22) Заявлено 130680 (21) 2942178/18-10 511 М. Кл з с присоединением заявки М Н 04 й 29/00 Государствеииый комитет СССР во дедам изобретений и открытий(71) Заявитель,(54) СПОСОБ АБСОЛЮТНОЙ КАЛИБРОВКИ ГИДРОФОНОВИзобретение "относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при акустических измерениях.Известен способ калибровки гидро- фонов в столбе колеблющейся жидкости (инерционный способ), включающий измерение ускорения, сообщаемого камере с жидкостью, расстояния до сечения камеры, где звуковое давление равно нулю, и электрического напряжения на выходе гидрофона (1).Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является . способ абсолютной калибровки гидро- фона, включающий установку гидрофона в камере с жидкостью, создание звукового давления путем колебаний камеры, определение расстояния от верхней границы жидкости до полеречного сечения камеры, в котором амплитуда звукового давления равна нулю, нахождения амплитуды колебаний камеры и давления в месте расположения гидрофона и измерение электрического напряжения с его выхода (2).Однако этот способ недостаточно точен, так как ему присуще наличие градиента звукового давления вдоль .измерительной камеры, что приводит к необходимости измерять расстояние Ндо центра акустической симметриигидрофона.В этом случае влияние звуковогодавления на глубинах ниже Н и меньшего на глубинах выше Н усредняются,что дает среднее давление в точкена глубине НСовпадение центров 10 акустической и геометрической симметрии (середины гидрофона) возможнотолько для маленьких сферических гидрофонов, когда ошибкой несовпаденияможно пренебречь. В реальных инфразвуковых гидрофонах из-за технологических и конструктивных соображенийсовпадение центров акустической игеометрической симметрии возможнолишь как случайное событие.Определение акустического центратаких гидрофонов представляет сложную техническую задачу, а использование расстояния для геометрического центра вместо расстояния цоакустического центра приводит к погрешностям градуировки.Цель изобретения - повышение точности абсолютной калибровки.Поставленная цель достигаетсятем, что определяют расстояние досечения геометрической симметрии гид"(5)55 2. Способ по п. 1, о т л и ч а юе- щ и й с я тем, что звуковое давление жно, в камере создают путем ее аксиальных ра колебаний.Источники информации,60 принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3224246 стоя- кл. 73-1, 1965. рофона, переворачивают его на 180 Оотносительно сечения его геометрической симметрии с последующим жесткимзакреплением, вновь измеряют напряжение с выхода гидрофона, находятполусумму измеренных напряжений и 5,определяют чувствительность в видеотношения найденнои полусуммы напряжений к амплитуде давления в сечениигеометрической симметрии гидрофона.Звуковое давление в камере создают путем ее аксиальных колебаний,На чертеже представлена схема спо-.соба градуировки при инерционном возбуждении.Гидрофон 1 закреплен неподвижно 15в камере 2, заполненной жидкостьюс плотностью у , Камера совершаетколебания в вертикальной плоскостис ускорением а, в этом случае напряжение с выхода гидрофона записывается в аидеЕ)=ру аН 1, (1)где 3 - чувствительность гндрофона;Н - расстояние от границы жидкости до сечения акустическойсимметрии гидрофона, котороене поддается непосредственному измерению,произведение у аН есть давление.Переворачивают гидрофон на 180относительно сечения геометрическойсимметрии гидрофона (середины) ивновь измеряют напряжение с выходагидрофона.Допустим УЕЕ, следовательно, несовпадают центры геометрической иакустической симметрии гидрофонаЗапишем Е 1 в видеН,= )РаН. (2)Расстояние акустических центровН .,и Н 0 запишем в виде40Н = Н - ЬН; (3)Н 0 = Н+ДН, (4)где Н - расстояние до геометрического центра гидрофона, которое легко измеряется; 45ЕЕ - разница расстояний междуакустическим и геометрическим центрами при двух установках гидрофона.Совместно решая (1) и (2) при использовании выражений (3) и (4) длячувствительности у,получим выражениеО+ ОЕаНТаким образом, согласно выражнию (5) градуировку гидрофона мопроизводить беэ определения центакустической симметрии гидрофонаСпособ осуществляют следуищиобразом.Устанавливают гидрофон на раснии Нв 0,7 м от верхнейграницы жидкости. ы качестве рабочей жидкостииспользуют трансформаторное масло. Приводят камеру в маятниковое движение и измеряют напряжение О, равное 160 мВ. Частота сигнала =14 Гц.Останавдивают камеру, переворачивают гидрофон на 180 ф, вновь эакренляют в держателе таким обраэом, чтобы расстояние Н оставалось без изменения.Вновь приводят камеру в движение и измеряют напряжение ЕЕ, равное 0,170 мВ.Определяют чувствительность согласно выражения (5).Сравнение результатов градуировки предлагаемым способом с неэависимьраи методами показывает, что разброс результатов градуировки находится в пределах 0,6-1 дБ.Повышение точности калибровки обусловлено введением операции измерения расстояния от поверхности столба жидкости в камере до всегда известного геометрического центра гидрофона,что может быть сделано с любой точностью, и измерением достаточ но больших значений напряжений с вы-. хода гидрофона. 1. Способ абсолютной калибровки гидрофонов, включающий установку гидрофона в камере с жидкостью, создание звукового давленця путем коле" баний камеры, нахождение амплитуды колебаний камеры и давления в месте расположения гидрофона и измерение электрического напряжения с его выхода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности калибровки, определяют расстояние до сечения геометрической симметрии гидрофона, переворачивают его на 180 относительно сечения его геоометрической симметрии с последующим жестким закреплением, вновь измеря" ют напряжение с выхода гидрофона, находят полусумму измеренных напряжений и определяют чувствительность в виде отношения найденной полусуммы напряжений к амплитуде давления в сечении геометрической симметрии гидрофона. 2. Авторское свидетельство СССР 9 664046, кл, Н 04 й 29/00, 1974./77 Тираж 685 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж,Раушская наб д. 4/5